半导体模块和变换器装置制造方法及图纸

技术编号:19127187 阅读:33 留言:0更新日期:2018-10-10 08:30
提供一种半导体模块和变换器装置。半导体模块包括:第1导电板;第1开关元件,其载置在第1导电板上;第2导电板,其设置在第1开关元件之上;第2开关元件,其层叠在第2导电板之上;第3导电板,其设置在第2开关元件之上;以及第1控制端子和第2控制端子。各开关元件使用碳化硅而构成。在第2导电板的第2下侧导电板面设置有从该第2下侧导电板面向第1元件上表面突出且与第1上侧电极接合的凸部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体模块和变换器装置
本专利技术涉及半导体模块和变换器(inverter)装置。
技术介绍
作为具有多个开关元件的半导体模块,已知有例如如专利文献1所示那样经由母线在第1开关元件上层叠了第2开关元件的半导体模块。该母线具有不连接于两个开关元件的平面的中间变细区域,在该中间变细区域存在栅极焊盘(gatepad),栅极焊盘和布线电连接。另外,在专利文献1中记载了使用碳化硅(SiC)作为开关元件。在先技术文献专利文献1:日本特开2004-140068号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在此,本申请专利技术人发现了如下情况:如果在具有层叠了的第1开关元件和第2开关元件的半导体模块中母线具有中间变细区域,则可能散热性会降低,半导体模块的耐热性会降低。详细而言,当例如在具有形成有栅电极的第1元件上表面的第1开关元件上层叠了第2开关元件的结构中,为了使第1开关元件的栅电极露出而母线具有中间变细区域时,作为第2开关元件的下表面的第2元件下表面的一部分没有被母线覆盖。在没有被该母线覆盖的部分中,由于难以进行向母线的热传递,所以难以进行散热。因而,在上述中间变细区域中容易积存热,有可能造成半导体模块的耐热性的降低。本专利技术的目的在于,提供一种在层叠有开关元件的结构中能够实现散热性的提高的半导体模块以及变换器装置。用于解决问题的技术方案解决上述问题的半导体模块包括:第1导电板;第1开关元件,其载置在所述第1导电板上,使用碳化硅而构成;第2导电板,其设置在所述第1开关元件之上;第2开关元件,其层叠在所述第2导电板之上,使用碳化硅而构成;第3导电板,其设置在所述第2开关元件之上;以及第1控制端子和第2控制端子,所述第1开关元件具备:第1元件上表面,其形成有第1上侧电极、和接合了所述第1控制端子的第1栅电极;和第1元件下表面,其是与所述第1元件上表面相反一侧的面,形成有接合了所述第1导电板的第1下侧电极,所述第2开关元件具备:第2元件上表面,其形成有与所述第3导电板接合了的第2上侧电极、接合了所述第2控制端子的第2栅电极;和第2元件下表面,其是与所述第2元件上表面相反一侧的面,形成有第2下侧电极,所述第2导电板具备:第2上侧导电板面,其是载置有所述第2开关元件的面,与所述第2下侧电极接合,且覆盖了整个所述第2元件下表面;和第2下侧导电板面,其是与所述第2上侧导电板面相反一侧的面,与所述第1元件上表面相向,在所述第2下侧导电板面设置有从该第2下侧导电板面向所述第1元件上表面突出且与所述第1上侧电极接合的凸部,从所述第1开关元件和所述第2开关元件的层叠方向观察时,所述凸部设置在与所述第1栅电极不重叠的位置,所述第1控制端子的一部分进入到所述第1栅电极与所述第2下侧导电板面之间。解决上述问题的变换器装置具备上述半导体模块,具备:变压器,其构成为对设置于车载用电动压缩机的电动马达进行驱动,并对直流电力进行变压;和LC滤波电路,其被输入由所述变压器进行了变压的直流电力,所述半导体模块构成为将从所述LC滤波电路输出的直流电力转换为能够驱动所述电动马达的驱动电力。解决上述问题的半导体模块包括:第1导电板;开关元件,其载置在所述第1导电板上,使用碳化硅而构成;第2导电板,其设置在所述第开关元件之上;SiC元件,其层叠在所述第2导电板之上,使用碳化硅而构成;以及控制端子,所述开关元件具备:第1元件上表面,其形成有第1上侧电极和接合了所述控制端子的栅电极;和第1元件下表面,其是与所述第1元件上表面相反一侧的面,形成有与所述第1导电板接合的第1下侧电极,所述SiC元件具备:第2元件上表面,其形成有第2上侧电极;和第2元件下表面,其是与所述第2元件上表面相反一侧的面,形成有第2下侧电极,所述第2导电板具备:第2上侧导电板面,其是载置有所述SiC元件的面,与所述第2下侧电极接合,且覆盖了整个所述第2元件下表面;和第2下侧导电板面,其是与所述第2上侧导电板面相反一侧的面,与所述第1元件上表面相向,在所述第2下侧导电板面设置有从该第2下侧导电板面向所述第1元件上表面突出且与所述第1上侧电极接合的凸部,从所述开关元件和所述SiC元件的层叠方向观察时,所述凸部设置在与所述栅电极不重叠的位置,所述控制端子的一部分进入到所述栅电极与所述第2下侧导电板面之间。附图说明图1是示意地表示变换器模块、变换器装置、电动压缩机以及车辆空调装置的概要的局部剖视图。图2是表示图1的电动压缩机的电气结构的电路图。图3是图1的3-3线剖视图。图4是图1的变换器模块的主视图。图5是图4的变换器模块的分解立体图。图6是图4的变换器模块的分解立体图。图7是图4的7-7线剖视图。图8是图4的8-8线剖视图。图9是示意地表示另一例的变换器模块的剖视图。具体实施方式以下,对半导体模块、搭载有该半导体模块的变换器装置以及搭载有该变换器装置的电动压缩机的实施方式进行说明。本实施方式的电动压缩机搭载于车辆中,在车辆空调装置中被使用。如图1所示,车辆空调装置100具备电动压缩机10和向电动压缩机10供给作为流体的制冷剂的外部制冷剂回路101。外部制冷剂回路101例如具有换热器和膨胀阀等。车辆空调装置100通过由电动压缩机10压缩制冷剂,并且由外部制冷剂回路101进行制冷剂的热交换以及膨胀,从而进行车内的供热及制冷。车辆空调装置100具备对该车辆空调装置100的整体进行控制的空调ECU102。空调ECU102构成为能够掌握车内温度和/或由用户设定的设定温度(目标温度)等,基于这些参数向电动压缩机10发送ON/OFF(启动/关闭)指令等各种指令。电动压缩机10具备形成有从外部制冷剂回路101吸入制冷剂的吸入口11a的壳体11、和收容在壳体11中的压缩部12及电动马达13。壳体11在整体上为大致圆筒形状,由具有传热性的材料(例如铝等金属)来形成。在壳体11形成有排出制冷剂的排出口11b。压缩部12是通过后述的旋转轴21进行旋转、从而压缩从吸入口11a吸入到壳体11内的制冷剂、并使该压缩后的制冷剂从排出口11b排出的部件。此外,压缩部12的具体结构为涡旋式、活塞式、叶片式等任意类型。电动马达13是使压缩部12驱动的部件。电动机13例如具有相对于壳体11可旋转地支承的圆柱状的旋转轴21、相对于该旋转轴21而固定的圆筒形状的转子22、和固定在壳体11上的定子23。旋转轴21的轴线方向和圆筒形状的壳体11的轴线方向一致。定子23具有圆筒形状的定子芯24、和在形成于定子芯24的齿上卷绕的线圈25。转子22和定子23在旋转轴21的径向上相向。通过对线圈25进行通电,从而转子22和旋转轴21进行旋转,利用压缩部12进行制冷剂的压缩。此外,如图2所示,线圈25为具有U相线圈25u、V相线圈25v以及W相线圈25w的三相结构。各线圈25u~25w例如采用Y接法。如图1所示,电动压缩机10具备使电动马达13驱动的变换器装置30、和收容了变换器装置30的变换器壳31。变换器壳31由具有传热性的材料(例如铝等金属)形成。变换器壳31具有与壳体11的轴线方向的两个壁部之中的排出口11b的相反侧的壁部11c接触的板状的基底构件32、和对于该基底构件32组装的筒状的罩构件33。基底构件32和罩构件33通过作为固定工具的螺栓34而固定在壳本文档来自技高网...
半导体模块和变换器装置

【技术保护点】
1.一种半导体模块,具备:第1导电板;第1开关元件,其载置在所述第1导电板上,使用碳化硅而构成;第2导电板,其设置在所述第1开关元件之上;第2开关元件,其层叠在所述第2导电板之上,使用碳化硅而构成;第3导电板,其设置在所述第2开关元件之上;以及第1控制端子和第2控制端子,所述第1开关元件具备:第1元件上表面,其形成有第1上侧电极、和接合了所述第1控制端子的第1栅电极;和第1元件下表面,其是与所述第1元件上表面相反一侧的面,形成有与所述第1导电板接合了的第1下侧电极,所述第2开关元件具备:第2元件上表面,其形成有与所述第3导电板接合了的第2上侧电极、和接合了所述第2控制端子的第2栅电极;和第2元件下表面,其是与所述第2元件上表面相反一侧的面,形成有第2下侧电极,所述第2导电板具备:第2上侧导电板面,其是载置有所述第2开关元件的面,与所述第2下侧电极接合,且覆盖了整个所述第2元件下表面;和第2下侧导电板面,其是与所述第2上侧导电板面相反一侧的面,与所述第1元件上表面相向,在所述第2下侧导电板面设置有从该第2下侧导电板面向所述第1元件上表面突出且与所述第1上侧电极接合的凸部,从所述第1开关元件和所述第2开关元件的层叠方向观察时,所述凸部设置在与所述第1栅电极不重叠的位置,所述第1控制端子的一部分进入到所述第1栅电极与所述第2下侧导电板面之间。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.12 JP 2016-0246941.一种半导体模块,具备:第1导电板;第1开关元件,其载置在所述第1导电板上,使用碳化硅而构成;第2导电板,其设置在所述第1开关元件之上;第2开关元件,其层叠在所述第2导电板之上,使用碳化硅而构成;第3导电板,其设置在所述第2开关元件之上;以及第1控制端子和第2控制端子,所述第1开关元件具备:第1元件上表面,其形成有第1上侧电极、和接合了所述第1控制端子的第1栅电极;和第1元件下表面,其是与所述第1元件上表面相反一侧的面,形成有与所述第1导电板接合了的第1下侧电极,所述第2开关元件具备:第2元件上表面,其形成有与所述第3导电板接合了的第2上侧电极、和接合了所述第2控制端子的第2栅电极;和第2元件下表面,其是与所述第2元件上表面相反一侧的面,形成有第2下侧电极,所述第2导电板具备:第2上侧导电板面,其是载置有所述第2开关元件的面,与所述第2下侧电极接合,且覆盖了整个所述第2元件下表面;和第2下侧导电板面,其是与所述第2上侧导电板面相反一侧的面,与所述第1元件上表面相向,在所述第2下侧导电板面设置有从该第2下侧导电板面向所述第1元件上表面突出且与所述第1上侧电极接合的凸部,从所述第1开关元件和所述第2开关元件的层叠方向观察时,所述凸部设置在与所述第1栅电极不重叠的位置,所述第1控制端子的一部分进入到所述第1栅电极与所述第2下侧导电板面之间。2.根据权利要求1所述的半导体模块,所述第2下侧电极形成在整个所述第2元件下表面,所述第2上侧导电板面与整个所述第2下侧电极相接触。3.根据权利要求1或2所述的半导体模块,所述第1栅电极和所述第2栅电极设置在从所述层叠方向观察时互相错开的位置,所述第1控制端子和所述第2控制端子设置在从所述层叠方向观察时互相错开的位置。4.根据权利要求1~3之中的任一项所述的半导体模块,所述第1开关元件和所述第2开关元件以所述第1开关元件的周缘和所述第2开关元件的周缘在所述层叠方向对齐的状态层叠。5.根据权利要求1~4之中的任一项所述的半导体模块,所述第3导电板具备与所述第2元件上表面相向的第3下侧导电板面,在所述第3下侧导电板面设置有从该第3下侧导电板面向所述第2元件上表面突出且与所述第2上侧电极接合的凸部。6.根据权利要求1~5之中的任一项所述的半导体模块,还具备:绝缘基板,其安装有所述第1导电板;第1控制焊盘,其设置在所述绝缘基板上,并接合了所述第1控制端子;以及第2控制焊盘,其设置在所述绝缘基板上,并接合了所述第2控制端子。7.根据权利要求6所述的半导体模块,具备在...

【专利技术属性】
技术研发人员:加藤直毅森昌吾
申请(专利权)人:株式会社丰田自动织机
类型:发明
国别省市:日本,JP

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